數(shù)控機(jī)床PLC控制主軸制動的改造方法

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引言

　　通常機(jī)床主軸電動機(jī)制動時祈痢，采用的是能耗制動方式，使電動機(jī)AB相輸入直流電源。

　　采用能耗制動方式使主軸電動機(jī)停止跷跪，主軸在低檔位低速旋轉(zhuǎn)時，大約需要0.5s齐板，在高檔位高速旋轉(zhuǎn)時吵瞻，大約需要2.5s。目前覆积，采用的主軸電動機(jī)制動方法如圖1所示听皿，先斷開KM1，再閉合開關(guān)KM2宽档，從而斷開三相交流電源尉姨，接通直流電源，延時2.5s吗冤，認(rèn)定主軸電動機(jī)停止旋轉(zhuǎn)卓召，然后進(jìn)行換刀或其它動作。

　　主軸以不同的速度旋轉(zhuǎn)時沐虐，采用能耗制動方式使主軸停止所需要的時間不同伶摄，采用同樣的能耗制動時間骚目，延長無意義的加工輔助時間，降低了機(jī)床工作效率历劣。另外冷沿，一旦開關(guān)KM2不能可靠閉合，或者直流電源保險斷開不能正常提供直流電根丈，則主軸電動機(jī)只能在摩擦力的作用下減速病唁，制動時間需要很長，但延時2.5s后抹寿，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)仍然認(rèn)定主軸電動機(jī)已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)券听，此時機(jī)床進(jìn)行換刀或其它動作容易造成事故。

　　因此馆寇，我們對機(jī)床主軸制動控制方式進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計骨唇，判斷主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，不采用延時2.5s等缀，即認(rèn)定主軸電動機(jī)停止旋轉(zhuǎn)的控制方式枷莉，而是實時監(jiān)控主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)低于一定轉(zhuǎn)速時尺迂，立即發(fā)出主軸停止完了信號依沮。
　
2　主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測方案

　　在電動機(jī)的同步傳動軸上安裝一塊條形鐵片，和電動機(jī)同步旋轉(zhuǎn)枪狂，由接近開關(guān)對其檢測危喉，每轉(zhuǎn)檢測到兩個脈沖信號，通過對脈沖信號的檢測而得知其轉(zhuǎn)速州疾。檢測脈沖信號有兩種方案辜限。

　　第一方案：在一定周期Tp內(nèi)讀取脈沖信號的個數(shù)N，PLC是一種順序控制器严蓖，它的程序是由前到后一步一步執(zhí)行薄嫡，每執(zhí)行完一遍為一個掃描周期，然后從頭開始循環(huán)執(zhí)行颗胡。假如程序有2000步毫深，每步執(zhí)行時間周期為30μs，則程序的掃描周期約60ms缩毯，掃描頻率約16Hz径以，能夠準(zhǔn)確檢測出的脈沖頻率應(yīng)低于8Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)速的脈沖頻率大于16Hz察遇，即轉(zhuǎn)速n≥480r/min時夺疹，PLC受其掃描頻率的影響，不能準(zhǔn)確檢測出脈沖的個數(shù)遍挚，情況不好時应康，會出現(xiàn)高速時檢測的脈沖個數(shù)很少橱狗，誤判為電動機(jī)基本停止而進(jìn)行下面動作，造成事故坝贿。此種方案只適用于主軸低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測夭私。

　　第二種方案：檢測脈沖信號持續(xù)為“0”或“1”的時間T，當(dāng)n＜60r/min時爬搓，發(fā)出主軸停止完了信號啰价。由于PLC程序執(zhí)行過程的延時，數(shù)控系統(tǒng)收到主軸停止信號聂映，并執(zhí)行下面動作時，主軸已完全停止旋轉(zhuǎn)棚贾，n=60r/min所對應(yīng)脈沖信號持續(xù)為“0”或“1”的時間T為0.25s窖维，因此我們把檢測脈沖信號的計時器設(shè)定為0.25s。同樣高速時也會出現(xiàn)脈沖測不準(zhǔn)的情況妙痹，但不管情況多壞铸史，在0.25s的時間內(nèi)“0”或“1”至少變化一次，因此可以準(zhǔn)確地判斷主軸是否停止旋轉(zhuǎn)怯伊。此方案可以適用于主軸高速或低速旋轉(zhuǎn)時主軸制動狀態(tài)的檢測琳轿。在實際應(yīng)用中，我們采用了此方案耿芹。

3　PLC實現(xiàn)主軸能耗制動的控制方法

　　PLC設(shè)計程序中崭篡，X20.0為轉(zhuǎn)速脈沖信號的輸入，M05為主軸停止信號吧秕，Y50.0為主軸停止完了信號琉闪。

　　兩個計時器TM1、TM2分別判斷X20.0脈沖信號持續(xù)為“0”或“1”的時間是否達(dá)到設(shè)定的時間砸彬，只要有一個時間到達(dá)颠毙，即R100.1或R100.2變“1”，導(dǎo)致R100.3變“1”蓉凰，此時M05為“1”芳窟，導(dǎo)致Y50.0輸出“1”，則發(fā)出主軸制動完了信號酬绞，實現(xiàn)了主軸停止的準(zhǔn)確判斷抬爷。
4　結(jié)束語

　　我們采用改進(jìn)的控制方式用PLC控制機(jī)床主軸的制動，能夠可靠地判別機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)祖务，避免了機(jī)床的誤動作病囱，節(jié)約了主軸加工的輔助時間，使機(jī)床的保護(hù)性能更趨于完善筹飒。

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